專利名稱：一種螺桿膨脹動力機(jī)及其控制系統(tǒng)的制作方法
一種螺桿膨脹動力機(jī)及其控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢熱利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種螺桿膨脹動力機(jī)及其控制系統(tǒng)。背景技術(shù)：
我國的一次能源現(xiàn)狀不容樂觀，煤炭資源儲量雖然世界排名第二(美國第一，是 我國儲量的一倍)，但我國可開采的煤炭資源不足百年時(shí)間，遠(yuǎn)少于世界前六位儲煤量的國 家，另外，我國的石油和天然氣資源也僅夠開采幾十年，世界范圍內(nèi)的石油開采也可能在本 世紀(jì)內(nèi)短缺。因此，針對以上形勢，可有效回收多余熱量以進(jìn)行發(fā)電的廢汽回收利用系統(tǒng)非常 有實(shí)用價(jià)值，通常而言，廢汽回收利用系統(tǒng)可回收工業(yè)廢水、高爐廢渣、高溫廢汽等中的多 余熱量，將多余熱量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電或其他工作。請參考圖IA和圖1B，顯示了現(xiàn)有技術(shù)的螺桿膨脹動力機(jī)主體10的基本原理。廢 熱煙氣或者熱液由進(jìn)汽道3經(jīng)進(jìn)汽道口 4進(jìn)入陽螺桿1的齒槽內(nèi)，隨著陽螺桿1和陰螺桿 2的轉(zhuǎn)動，工作流體(如廢汽或工質(zhì))的容腔逐漸增大，工作流體降壓降溫膨脹做功，推動 螺桿轉(zhuǎn)動，做完功的工作流體由排汽道5排出。功率由陽螺桿1的輸出端輸出，可帶動給水 泵、風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備。圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)的螺桿膨脹動力機(jī)30的基本結(jié)構(gòu)，其包括螺桿膨脹動力機(jī)主 體10、負(fù)載設(shè)備20、調(diào)節(jié)閥32、電器控制柜33、油箱34以及基座31。螺桿膨脹動力機(jī)主體 10具有圖1所示的進(jìn)汽道3及排汽道5。螺桿膨脹動力機(jī)10與負(fù)載設(shè)備20通過陽螺桿 (圖未示)的輸出軸相連。有時(shí)螺桿膨脹動力機(jī)10的轉(zhuǎn)速較快，需要在螺桿膨脹動力機(jī)10 與負(fù)載設(shè)備20之間設(shè)置減速機(jī)(圖未示)。在現(xiàn)有的廢汽回收利用系統(tǒng)中，螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽入口大小通常由以下方式 確定，即預(yù)先估算廢汽回收利用系統(tǒng)所能獲取的工作流體(例如為廢汽或工質(zhì))流量，然后 根據(jù)該工作流體流量設(shè)定與之匹配的進(jìn)汽入口的大小，因此在以后的正常使用中，一般而 言會在螺桿膨脹動力機(jī)中使用固定大小的進(jìn)汽入口。以上采用固定進(jìn)汽入口的螺桿膨脹動力機(jī)在對當(dāng)前工作流體(例如廢汽或工質(zhì)) 的流量或壓力大小相對穩(wěn)定的情況下非常有效率，但是當(dāng)前工作流體的流量或壓力大小 不穩(wěn)定時(shí)，設(shè)置為固定大小的進(jìn)汽入口會浪費(fèi)當(dāng)前工作流體的熱量并造成壓力不足(或過 大)，這對于提高整個廢汽回收利用系統(tǒng)的熱利用效率來說是非常不利的。因此，需要提供一種能夠根據(jù)當(dāng)前工作流體流量或壓力大小而自動調(diào)整進(jìn)汽入口 大小的螺桿膨脹動力機(jī)及其控制系統(tǒng)，從而解決以上問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種螺桿膨脹動力機(jī)及其控制系統(tǒng)，其能夠根據(jù)當(dāng) 前工作流體的流量或壓力大小而自動調(diào)整進(jìn)汽入口大小，從而提高了熱利用效率。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種螺桿膨脹動力機(jī)，包括滑殼式入口裝置，用于控制輸入的工作流體的流量；螺桿膨脹動力機(jī)主體，與滑殼式入口裝 置連通，從滑殼式入口裝置獲取工作流體，利用工作流體做功以輸出機(jī)械能；其中，滑殼式 入口裝置包括管體，工作流體通過管體進(jìn)入螺桿膨脹動力機(jī)主體；滑塊，固定于管體內(nèi)； 滑殼，裝配于管體內(nèi)，包括一體成型的端板、軸體以及中空部，軸體設(shè)置為端部至少部分凸 出于端板，滑殼設(shè)置為在軸體的帶動下在管體內(nèi)轉(zhuǎn)動以使得滑塊至少部分容納于中空部或 者完全位于中空部之外；其中滑塊和滑殼為橫截面為扇形的柱體。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，滑殼式入口裝置進(jìn)一步包括定位件，滑塊通過定位件 固定于管體內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，工作流體為廢汽。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，工作流體為工質(zhì)。工質(zhì)可以為液體、流體或者固體的形 式。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種控制系統(tǒng)，包括壓力測 量閥，用于測量工作流體的壓力值；流量測量閥，用于測量工作流體的流量值；控制模組， 根據(jù)壓力值或流量值控制滑殼式入口裝置的軸體的轉(zhuǎn)動角度。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，控制模組包括油動機(jī)，根據(jù)液壓信號產(chǎn)生液壓行程； 位移傳感器，根據(jù)液壓行程獲得行程檢測信號；數(shù)字電液控制模塊，獲取壓力值和流量值， 根據(jù)壓力值和流量值輸出伺服給定值；伺服模塊，接收行程檢測信號和伺服給定值，根據(jù)行 程檢測信號和伺服給定值輸出控制信號；電液轉(zhuǎn)換器，接收控制信號，將控制信號轉(zhuǎn)換為液 壓信號輸出至油動機(jī)；驅(qū)動模塊，根據(jù)液壓行程控制滑殼式入口裝置的軸體的轉(zhuǎn)動角度。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，驅(qū)動模塊為機(jī)械式驅(qū)動模塊，機(jī)械式驅(qū)動模塊包括相 互嚙合的齒輪和齒條，齒條受液壓行程推動，齒條移動帶動齒輪轉(zhuǎn)動；桿體，一端與齒輪同 軸固定，另一端密封固定于管體并可相對于管體繞軸轉(zhuǎn)動；傳動模塊，桿體透過傳動模塊帶 動軸體繞軸轉(zhuǎn)動。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，傳動模塊為斜齒輪組合，斜齒輪組合包括桿體斜齒輪 和軸體斜齒輪，其中桿體斜齒輪與桿體同軸固定，軸體斜齒輪與軸體同軸固定，桿體斜齒輪 與軸體斜齒輪嚙合。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，驅(qū)動模塊為拉線式驅(qū)動模塊，拉線式驅(qū)動模塊包括第 一拉線、第二拉線、彈簧以及固定部，其中第一拉線的一端固定連接于滑殼的第一角落部， 第二拉線的一端固定連接于滑殼的第二角落部，第一拉線的另一端與油動機(jī)的動力輸出端 固定連接，第二拉線的另一端通過彈簧與固定部連接，油動機(jī)產(chǎn)生的液壓行程拉動第一拉 線。通過上述方式，根據(jù)當(dāng)前工作流體的流量或壓力大小而自動調(diào)整進(jìn)汽入口大小， 從而提高了熱利用效率。

可參考附圖通過實(shí)例更加具體地描述本發(fā)明，其中附圖并未按照比例繪制，在附 圖中圖IA和圖IB顯示了現(xiàn)有技術(shù)的螺桿膨脹動力機(jī)主體的基本原理；圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)的螺桿膨脹動力機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的具有螺桿膨脹動力機(jī)的廢汽回收利用系 統(tǒng)的原理圖；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實(shí)施例的具有螺桿膨脹動力機(jī)的廢汽回收利 用系統(tǒng)的原理圖；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的螺桿膨脹動力機(jī)中的滑殼式入口裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的定位件的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的滑殼的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)的電路連接框圖；圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動模塊的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示意 圖；圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動模塊的另一部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示 意圖；圖12顯示了圖11所示結(jié)構(gòu)的縱向截面圖；圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)圖；圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)的電路連接框圖；以及圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的拉線式驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種螺桿膨脹動力機(jī)及其控制系統(tǒng)，其能夠根據(jù)當(dāng)前工作流體的流 量或壓力大小而自動調(diào)整供工作流體流通的橫截面大小，從而提高了熱利用效率。請參考圖3，圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的具有螺桿膨脹動力機(jī)的廢汽 回收利用系統(tǒng)的原理圖。在圖3中，廢汽從廢汽排放設(shè)備101排出，經(jīng)由管道105進(jìn)入螺桿 膨脹動力機(jī)104，流量測量閥106、壓力測量閥160設(shè)置在管道105中螺桿膨脹動力機(jī)104 的入口側(cè)，控制模組111從流量測量閥106、壓力測量閥160獲取流量、壓力數(shù)據(jù)。螺桿膨 脹動力機(jī)104包括滑殼式入口裝置140以及螺桿膨脹動力機(jī)主體102，滑殼式入口裝置140 受控制模組111控制，用于控制輸入的汽體的流量，螺桿膨脹動力機(jī)主體102與滑殼式入口 裝置140連通，將從滑殼式入口裝置140輸入的高溫廢汽所蘊(yùn)含的熱量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，功率 從螺桿膨脹動力機(jī)主體102的輸出端輸出，用于帶動負(fù)載設(shè)備(圖1中并未繪示，其可以是 水泵、風(fēng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)等設(shè)備，本發(fā)明對此并不作出限制)。做功后的廢汽可從螺桿膨脹動 力機(jī)104排出，沿Sl流向廢汽回收工作站103。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實(shí)施例的具有螺桿膨脹動力機(jī)的廢汽回收利 用系統(tǒng)的原理圖。在圖2中，廢汽從廢汽排放設(shè)備201排出，經(jīng)由管道205進(jìn)入換熱器217， 經(jīng)換熱處理后流出至廢汽回收工作站203，工質(zhì)循環(huán)回路216同樣經(jīng)過換熱器217，換熱器 217可將管道205中的廢汽所蘊(yùn)含的熱量傳遞給工質(zhì)循環(huán)回路205中的工質(zhì)(該工質(zhì)流動 方向?yàn)閳D2中S2所指向)，流量測量閥206、壓力測量閥260設(shè)置在工質(zhì)循環(huán)回路205中螺 桿膨脹動力機(jī)204的入口側(cè)，控制模組211從流量測量閥206、壓力測量閥260獲取流量、壓力值。螺桿膨脹動力機(jī)204包括滑殼式入口裝置MO以及螺桿膨脹動力機(jī)主體202，滑 殼式入口裝置240受控制模組211控制，用于控制輸入的工質(zhì)的流量，螺桿膨脹動力機(jī)主體 202與滑殼式入口裝置240連通，將從滑殼式入口裝置240輸入的高溫工質(zhì)所蘊(yùn)含的熱量轉(zhuǎn) 換為機(jī)械能，功率從螺桿膨脹動力機(jī)主體202的輸出端輸出，帶動負(fù)載設(shè)備(圖1中并未繪 示，可以是水泵、風(fēng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)等設(shè)備，本發(fā)明對此并不作出限制)。做功后的工質(zhì)可從螺 桿膨脹動力機(jī)204排出，沿S2流向換熱器217重新加熱。另外，在圖2中，在工質(zhì)循環(huán)回路 205中還可包括冷凝器218，冷凝器218設(shè)置在螺桿膨脹動力機(jī)221的工質(zhì)輸出側(cè)，用于進(jìn) 一步冷卻工質(zhì)。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的螺桿膨脹動力機(jī)中的滑殼式入口裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖。請參照圖5，圖5示出的滑殼式入口裝置340與圖3和圖4所示的滑殼式入口 裝置140和240完全相同，其中，滑殼式入口裝置340可用于控制輸入的高溫工作流體(如 上文所述的廢汽或工質(zhì))的流量。如圖5所示，滑殼式入口裝置340包括定位件303、滑塊 302、管體304以及滑殼301，其中，滑殼301進(jìn)一步包括軸體3011，滑殼301和軸體3011 — 體成型，定位件303固定于管體304內(nèi)側(cè)。工作流體可從管體304流入到螺桿膨脹動力機(jī) 主體，因此管體304可作為進(jìn)汽入口。圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖6所示，滑塊302構(gòu)造為半圓柱體，滑塊302可以各種方式固定于管體304內(nèi)，滑塊302 的中心部分具有與軸體3011配合的圓柱狀凹部，軸體3011可在圓柱狀凹部內(nèi)轉(zhuǎn)動。圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的定位件的結(jié)構(gòu)示意 圖。其中，定位件303固定于管體304，如圖7所示，定位件303包括軸向定位片3031和周 向定位片3032，軸向定位片3031設(shè)置為兩個，并且分別連接于周向定位件3032的兩端，軸 向定位片3031和周向定位片3032可與滑塊302的外表面貼合(如用焊接方式)，軸向定位 片3031和周向定位片3032配合用于固定滑塊302。圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的滑殼式入口裝置中的滑殼的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖8所示，滑殼301裝配于管體304內(nèi)，其包括兩個端板3015、軸體3011以及中空部 3016，其中兩個端板3015、軸體3011以及中空部3016 —體成型，值得注意的是，圖8為了方 便繪示，將軸體3011繪示為剛好與兩端板3015平齊，但在實(shí)際應(yīng)用中，軸體3011其實(shí)是凸 出于端板3015 —部分，軸體3011與管體的中軸線重合，軸體3011可帶動整個滑殼301轉(zhuǎn) 動。另外，滑殼301設(shè)置為剛好容置滑塊302，因此，當(dāng)滑殼301轉(zhuǎn)動時(shí)，可完全或部分容納 滑塊302，當(dāng)滑殼301完全容納滑塊302時(shí)，管體304供工作流體流通的橫截面積(即進(jìn)汽 口大小)為管體橫截面積的1/2，當(dāng)滑殼301完全沒有容納滑塊302時(shí)，管體304供工作流 體流通的橫截面積為0。圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)的電路連接框圖。請參照圖9，該 控制系統(tǒng)包括控制模組700、壓力測量閥711以及流量測量閥731，其中控制模組700包括 數(shù)字電液控制模塊702、伺服模塊703、電液轉(zhuǎn)換器704、油動機(jī)705、機(jī)械式驅(qū)動模塊706以 及位移傳感器741。數(shù)字電液控制模塊702可從壓力測量閥711獲取滑殼式入口裝置中的 工作流體的壓力值，可從流量測量閥731獲取滑殼式入口裝置中的工質(zhì)流體的流量值。數(shù)字電液控制模塊702對以上壓力值和流量值進(jìn)行計(jì)算，輸出伺服給定值。伺服模塊703用于實(shí)現(xiàn)對機(jī)械式驅(qū)動模塊706進(jìn)行控制，該伺服模塊703可接收數(shù)字電液控制模塊702輸出的伺服給定值以及由位移傳感器741輸出的行程檢測信號，對 以上信號進(jìn)行運(yùn)算以輸出控制信號。電液轉(zhuǎn)換器704用于接收伺服模塊703輸出的控制信號，將控制信號轉(zhuǎn)換為液壓 信號輸出。油動機(jī)705用于接收電液轉(zhuǎn)換器704輸出的液壓信號，根據(jù)該液壓控制信號產(chǎn)生 液壓行程。位移傳感器741檢測油動機(jī)705的液壓行程獲得行程檢測信號，將行程檢測信號 輸入至伺服模塊703。伺服模塊703、位移傳感器741、電液轉(zhuǎn)換器704構(gòu)成伺服回路，根據(jù)數(shù)字電液控制 模塊702的伺服給定值，并檢測油動機(jī)705的液壓行程獲得行程檢測信號，通過反饋控制， 獲得伺服給定值所期望的油動機(jī)液壓行程，實(shí)現(xiàn)對油動機(jī)705的伺服控制。機(jī)械式驅(qū)動模塊706根據(jù)油動機(jī)705產(chǎn)生的液壓行程推動滑殼式入口裝置340的 軸體3011轉(zhuǎn)動。圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動模塊的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示意 圖。如圖10所示，機(jī)械式驅(qū)動模塊706包括齒輪801和齒條804，齒條804與油動機(jī)705的 動力輸出端機(jī)械連接，受油動機(jī)705產(chǎn)生的液壓行程推動沿Pl方向往返移動，齒條804與 齒輪801嚙合，齒條804沿Pl方向往返移動會帶動齒輪801沿P2方向來回轉(zhuǎn)動。圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動模塊的另一部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示 意圖。如圖11所示，機(jī)械式驅(qū)動模塊706進(jìn)一步包括桿體3012以及傳動模塊3013，其中， 桿體3012的一端與上述的齒輪801同軸固定，另一端密封固定于管體304并可相對于管體 304繞軸轉(zhuǎn)動，齒輪801可帶動桿體3012繞軸轉(zhuǎn)動。傳動模塊3013設(shè)置在軸體3011的凸 出于端板3015的部分，使得桿體3012的繞軸轉(zhuǎn)動可帶動軸體3011繞軸轉(zhuǎn)動。圖12顯示了圖11所示結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。如圖12所示，桿體3012設(shè)置為端部密 封固定于管體304，并且桿體3012可相對于管體304繞軸轉(zhuǎn)動，從而可通過傳動模塊3013 帶動軸體3011轉(zhuǎn)動，而又因?yàn)檩S體3011與整個滑殼301 —體成型，因此桿體3011可帶動 滑殼301轉(zhuǎn)動。圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)械式驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)圖。如圖13所示， 機(jī)械式驅(qū)動模塊3013可以是一斜齒輪組合，其包括桿體斜齒輪3017和軸體斜齒輪3018，其 中桿體斜齒輪3017與桿體3012同軸固定，軸體斜齒輪3018與軸體3011同軸固定，桿體斜 齒輪3017與軸體斜齒輪3018嚙合。綜上所述，油動機(jī)705產(chǎn)生的液壓行程推動齒條804沿Pl方向往返移動，齒條804 沿Pl方向往返移動會帶動齒輪801沿P2方向來回轉(zhuǎn)動，齒輪801帶動桿體3012轉(zhuǎn)動，桿 體3012通過機(jī)械式驅(qū)動模塊3013帶動軸體3011轉(zhuǎn)動，以控制滑殼301的轉(zhuǎn)動，從而可控 制滑殼式入口裝置中供工作流體流通的橫截面積大小。因此，油動機(jī)705產(chǎn)生的液壓行程可控制滑殼301的轉(zhuǎn)動角度，從而控制多少工作 流體流入螺桿膨脹動力機(jī)主體，由于當(dāng)滑殼301轉(zhuǎn)動時(shí)，可完全或部分容納滑塊302。當(dāng)滑 殼301完全容納滑塊302時(shí)，管體304供工作流體流通的橫截面積為管體橫截面積的1/2， 當(dāng)滑殼301完全沒有容納滑塊302時(shí)，管體304供工作流體流通的橫截面積為0，故可通過 油動機(jī)705產(chǎn)生的液壓行程來控制供工作流體流通的橫截面積，使其在0-1/2之間連續(xù)變化。在一些情況下，本發(fā)明的螺桿膨脹動力機(jī)的控制系統(tǒng)的可采用拉線式驅(qū)動模塊來 控制滑塊302的轉(zhuǎn)動。圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)的電路連接框 圖。如圖14所示，與上文所介紹的相比，在本實(shí)施方式中油動機(jī)805帶動的是拉線式驅(qū)動 模塊806，通過油動機(jī)805產(chǎn)生的液壓行程可利用拉線式驅(qū)動模塊806控制滑殼301的轉(zhuǎn)動。圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的拉線式驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖 15所示，拉線式驅(qū)動模塊806包括第一拉線401、第二拉線402、彈簧403以及固定部404， 其中第一拉線401的一端固定連接于滑殼301的第一角落部405，第二拉線402的一端固定 連接于滑殼301的第二角落部406，第一拉線401的另一端與油動機(jī)805的動力輸出端固定 連接，第二拉線402的另一端通過彈簧403與固定部404連接，油動機(jī)805產(chǎn)生的液壓行程 可從Fl方向拉動第一拉線401。因此，當(dāng)油動機(jī)705的液壓行程向Fl方向移動，滑殼301會沿Gl方向繞軸體3011 轉(zhuǎn)動，當(dāng)油動機(jī)805的液壓行程向Fl的反方向移動，滑殼301會在彈簧403的拉力下沿G2 方向繞軸體3011轉(zhuǎn)動，從而可實(shí)現(xiàn)對管體304的工作流體流通橫截面積進(jìn)行控制。值得注意的是，在以上實(shí)施方式中，滑塊302和滑殼301的形狀可以根據(jù)需要來進(jìn) 行設(shè)計(jì)，通常為橫截面為扇形的柱體?；瑲?01的扇形橫截面積的半徑大致等于管體304 的半徑，滑殼301的扇形橫截面的中心角可以根據(jù)需要來定，例如120度、150度、180度、或 240度等，滑塊302的扇形橫截面的半徑略小于滑殼301的扇形橫截面的半徑，以保證滑塊 302能夠完全容納于滑殼301中，滑塊302的扇形橫截面的中心角可以根據(jù)需要來定，例如 120度、150度、180度、或240度等?；瑝K302的軸向長度應(yīng)當(dāng)略小于滑殼301的軸向長度， 以保證滑塊302能夠完全容納于滑殼301中。也就是說，在滑殼301的扇形橫截面的中心 角與滑塊302的扇形橫截面的中心角相同的情況下，如果二者均為120度，那么管體304內(nèi) 供工作流體流通的橫截面的變化范圍在1/3-2/3之間(設(shè)定管體的整體橫截面積為1，下 同)；若二者為180度，變化范圍在0-1/2之間；若二者均為240度，變化范圍則在0-1/3之 間。同理，在滑殼301的扇形橫截面的中心角與滑塊302的扇形橫截面的中心角不同的情 況下，也可以進(jìn)行類似的計(jì)算。因此，本發(fā)明的螺桿膨脹動力機(jī)及其控制系統(tǒng)可通過壓力測量閥或流量測量閥測 量管道中的工作流體的壓力或流量值，控制模組獲取該壓力或流量值，并對其進(jìn)行運(yùn)算處 理以決定滑殼式入口裝置的滑塊的轉(zhuǎn)動角度，因此，透過以上方式，可根據(jù)當(dāng)前工作流體的 壓力或流量控制滑殼式入口裝置開放對應(yīng)的滑殼式入口裝置的管道打開的橫截面面積讓 工作流體通過，從而保證了螺桿膨脹動力機(jī)主體不受工作流體的流量或壓力的大幅度波動 影響，提高熱利用效率。在上述實(shí)施例中，僅對本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本 專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種螺桿膨脹動力機(jī)，其特征在于，包括滑殼式入口裝置，用于控制輸入的工作流體的流量；螺桿膨脹動力機(jī)主體，與所述滑殼式入口裝置連通，從所述滑殼式入口裝置獲取所述 工作流體，利用所述工作流體做功以輸出機(jī)械能； 其中，所述滑殼式入口裝置包括管體，所述工作流體通過所述管體進(jìn)入所述螺桿膨脹動力機(jī)主體； 滑塊，固定于所述管體內(nèi)；以及滑殼，裝配于所述管體內(nèi)，包括一體成型的端板、軸體以及中空部，所述軸體設(shè)置為端 部至少部分凸出于所述端板，所述滑殼設(shè)置為在所述軸體的帶動下在所述管體內(nèi)轉(zhuǎn)動以使 得所述滑塊至少部分容納于所述中空部或者完全位于所述中空部之外； 其中，所述滑塊和所述滑殼為橫截面為扇形的柱體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿膨脹動力機(jī)，其特征在于，所述滑殼式入口裝置進(jìn)一步 包括定位件，所述滑塊通過所述定位件固定于所述管體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿膨脹動力機(jī)，其特征在于，所述工作流體為廢汽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿膨脹動力機(jī)，其特征在于，所述工作流體為工質(zhì)。
5.一種控制權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的螺桿膨脹動力機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括壓力測量閥，用于測量所述工作流體的壓力值； 流量測量閥，用于測量所述工作流體的流量值；控制模組，根據(jù)所述壓力值或所述流量值控制所述滑殼式入口裝置的所述軸體的轉(zhuǎn)動 角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模組包括 油動機(jī)，根據(jù)液壓信號產(chǎn)生液壓行程；位移傳感器，根據(jù)所述液壓行程獲得行程檢測信號；數(shù)字電液控制模塊，獲取所述壓力值和流量值，根據(jù)所述壓力值和流量值輸出伺服給 定值；伺服模塊，接收所述行程檢測信號和所述伺服給定值，根據(jù)行程檢測信號和所述伺服 給定值輸出控制信號；電液轉(zhuǎn)換器，接收所述控制信號，將所述控制信號轉(zhuǎn)換為液壓信號輸出至所述油動機(jī)；驅(qū)動模塊，根據(jù)所述液壓行程控制所述滑殼式入口裝置的所述軸體的轉(zhuǎn)動角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動模塊為機(jī)械式驅(qū)動模塊，所 述機(jī)械式驅(qū)動模塊包括相互嚙合的齒輪和齒條，所述齒條受所述液壓行程推動，所述齒條移動帶動所述齒輪 轉(zhuǎn)動；桿體，一端與所述齒輪同軸固定，另一端密封固定于所述管體并可相對于所述管體繞 軸轉(zhuǎn)動；傳動模塊，所述桿體透過所述傳動模塊帶動所述軸體繞軸轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動模塊為斜齒輪組合，所述斜 齒輪組合包括桿體斜齒輪和軸體斜齒輪，其中所述桿體斜齒輪與所述桿體同軸固定，所述 軸體斜齒輪與所述軸體同軸固定，所述桿體斜齒輪與軸體斜齒輪嚙合。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動模塊為拉線式驅(qū)動模塊， 所述拉線式驅(qū)動模塊包括第一拉線、第二拉線、彈簧以及固定部，其中所述第一拉線的一端 固定連接于所述滑殼的第一角落部，所述第二拉線的一端固定連接于所述滑殼的第二角落 部，所述第一拉線的另一端與所述油動機(jī)的動力輸出端固定連接，所述第二拉線的另一端 通過所述彈簧與所述固定部連接，所述油動機(jī)產(chǎn)生液壓行程用于拉動所述第一拉線。
全文摘要
本發(fā)明提供一種螺桿膨脹動力機(jī)，包括滑殼式入口裝置和螺桿膨脹動力機(jī)主體，其中，滑殼式入口裝置包括管體，工作流體通過管體進(jìn)入螺桿膨脹動力機(jī)主體；滑塊，固定于管體內(nèi)；滑殼，裝配于管體內(nèi)，包括一體成型的端板、軸體以及中空部，軸體設(shè)置為端部至少部分凸出于端板，滑殼設(shè)置為在軸體的帶動下在管體內(nèi)轉(zhuǎn)動以使得滑塊至少部分容納于中空部或者完全位于中空部之外；其中滑塊和滑殼為橫截面為扇形的柱體。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種控制上述螺桿膨脹動力機(jī)的控制系統(tǒng)。通過以上方式，能根據(jù)當(dāng)前工作流體的流量或壓力大小而自動調(diào)整工作流體所流通橫截面的大小，從而提高熱利用效率。
文檔編號F01C20/24GK102080580SQ20101024985
公開日2011年6月1日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者康廣秋, 杜海燕, 楊文晶 申請人:深圳市海利科科技開發(fā)有限公司